畢業(yè)論文（設(shè)計）溢流閥的逆向設(shè)計及三維實體仿真

1、溢流閥的逆向設(shè)計及三維實體仿真摘要：逆向工程技術(shù)是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)熱點之一，能縮短產(chǎn)品設(shè)計和制造的周期。直動式溢流閥一般用于低壓小流量系統(tǒng)。通常在使用的過程中溢流閥會有振動和噪音，進(jìn)而容易使液壓系統(tǒng)出現(xiàn)振動及壓力不穩(wěn)定,影響機器正常工作。溢流閥的逆向設(shè)計及三維實體仿真將對直動式溢流閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)行逆向設(shè)計，深入了解逆向設(shè)計的思維。用逆向工程的專業(yè)設(shè)備對溢流閥進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，分析所測數(shù)據(jù)。并總結(jié)了逆向工程技術(shù)的數(shù)據(jù)采集方法，采用三坐標(biāo)測量機對直動式溢流閥進(jìn)行了實際測量，對獲得的測量數(shù)據(jù)處理。利用Proe建模軟件，構(gòu)建了直動式溢流閥的模型，研究了重建模型的方法，并實現(xiàn)了溢流閥的運動仿真。對直動式

2、溢流閥的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。改善了直動式溢流閥的整體性能。更加充分地繼承原有產(chǎn)品的優(yōu)勢,繼而實現(xiàn)理論和實踐上的創(chuàng)新。關(guān)鍵詞：逆向工程，溢流閥，建模，仿真Overflow valve reverse design and 3 d simulationAbstract：Reverse engineering is one of the hot spot of todays advanced manufacturingtechnology, can shorten the cycle of product design and manufacturing.Straight moving type relief

3、 valve is generally used in low pressure small flow system. Usually in the process of using the overflow valve will have vibration and noise, and easy to make the hydraulic system in vibration and pressure is not stable, affect the normal work of the machine. Overflow valve reverse design and three

4、dimensional simulation of straight moving type relief valve structure analysis, reverse design, a thorough understanding of reverse design thinking. Using reverse engineering professional equipment to overflow valve data measurement, analysis the test data. And sums up the reverse engineering techno

5、logy of data acquisition method, using three coordinate measuring machine has carried on the actual measurement to straight moving type relief valves, to obtain the measurement data processing. Using Proe modeling software, constructs the model of straight moving type relief valves, studied the meth

6、od of reconstruction model, and implements the overflow valve movement simulation. Straight moving type relief valve structure improvement. To improve the overall performance of straight moving type relief valve. More fully inherited the advantages of the original product, and then realize the innov

7、ation of the theory and practice.Key Words : Reverse Engineering,The overflow valveModel ,Reconstruction,simulation目 錄1 緒論11.1課題提出的背景及意義11.1.1逆向工程在國內(nèi)外研究狀況11.2 逆向工程的原理及應(yīng)用221.2.2 逆向工程的流程及應(yīng)用領(lǐng)域21.3研究內(nèi)容及意義31.3.1 課題的目的及意義31.3.2研究內(nèi)容42 直動式溢流閥42.1 溢流閥的應(yīng)用42.2 溢流閥的分類和原理552.2.2 直動式溢流閥的工作原理62.3 溢流閥的問題分析73逆向工程測量技

8、術(shù)83.1 逆向工程系統(tǒng)組成83.2掃描測量設(shè)備93.2.1 接觸式測量9103.3點云處理12123.3.2 點云處理的作用123.3.3 點云處理步驟123.4曲面處理133.4.1 曲面處理軟件133.4.2 曲線創(chuàng)建功能143.5實體建模153.5.1 實體建模軟件153.5.2 三維建模的方法163.6實體三維數(shù)據(jù)的掃描164溢流閥的逆向設(shè)計174.1溢流閥逆向開發(fā)的流程174.2掃描184.2.1 溢流閥結(jié)構(gòu)分析184.2.2 測量184.3 曲面重構(gòu)254.4實體造型264.4.1 Pro/E建模264.4.2 產(chǎn)生溢流閥的二維圖274.5 直動式溢流閥的改進(jìn)29參考文獻(xiàn)31致

9、謝321 緒 論1.1課題提出的背景及意義1.1.1逆向工程在國內(nèi)外研究狀況 逆向工程這一概念是在20世紀(jì)80年代初分別由美國3M公司、日本名古屋工業(yè)研究所和美國UVP公司提出的”。自從20世紀(jì)80年代產(chǎn)生以來,逆向工程技術(shù)以其顯著的優(yōu)勢收到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的越來越多的重視。在測量方法和測量設(shè)備方面,傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測量機,在速度和精度方面不斷提高。20世紀(jì)50年代,英國Ferranti公司研制出三坐標(biāo)測量機(CMM,coordinate measuringmachine)。1973年,德國Zeiss公司推出UMM500測量機。這兩款測量機已經(jīng)成為機械式測量方法的代表。隨著聲、光和電磁技術(shù)的發(fā)展,出

10、現(xiàn)了越來越多的測量方法,如激光測量、超聲波測量和電磁測量等。在曲線曲面重構(gòu)理論方面,19世紀(jì)60年代晚期,Pierre B6zier應(yīng)用數(shù)學(xué)方法為雷諾公司的汽車制造業(yè)描繪出了貝塞爾曲線,Bezier曲線曲面是一種基于三角域的結(jié)構(gòu),具有構(gòu)造靈活,適應(yīng)性好等優(yōu)點。1963年,美國波音公司的Ferguson最早提出了用參數(shù)化形式對形狀數(shù)學(xué)描述的方法。1964年,美國麻省理工學(xué)院的Coons提出了一種用給定的封閉曲線的四條邊界定義曲面的方法。1971年,法國雷諾公司的Bezier使用控制多邊形設(shè)計曲線的方法。1974年,Gordon和Riesenfeld最終提出了B樣條方法。1975年,美國Syrac

11、use大學(xué)的Versprille對B樣條理論進(jìn)行推廣,首次提出了NURBS理論。后來經(jīng)過Piegl和Tiller等人的努力,將Bezier和B樣條理論融合到NURBS中,這使得NURBS曲面造型方法成為現(xiàn)代主流設(shè)計方法。在逆向工程軟件方面主要有美國EDS公司出品的Imageware軟件和英國DelCam公司的CopyCAD等。這些軟件都具有較強的點云數(shù)據(jù)處理功能和強大的曲線曲面造型功Bb。1 國內(nèi)的逆向工程技術(shù)與國外相比還存在很大的差距,尚處于應(yīng)用和消化階段。但是這對我國逆向工程的發(fā)展也是一個很大的機遇。立足于國外的發(fā)展成果,我國的逆向工程技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。1.2 逆向工程的原理及應(yīng)用逆向

12、工程的原理就是一個“從有到無”的過程，根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型，通過各種測量手段及三維幾何建模方法，將原有實物轉(zhuǎn)化為計算機上的三維數(shù)字模型，反向推出產(chǎn)品的設(shè)計數(shù)據(jù)的過程。逆向工程是由高速三維激光掃描機對已有的樣品或模型進(jìn)行準(zhǔn)確、高速的掃描，得到其三維輪廓數(shù)據(jù)，配合逆向軟件進(jìn)行曲向重構(gòu)，并對重構(gòu)的曲面進(jìn)行在線精度分析、評價構(gòu)造效果，最終生成IGES或STL數(shù)據(jù)，據(jù)此就能進(jìn)行快速成型或CNC數(shù)控加工。在瞬息萬變的產(chǎn)品市場中，能否快速地生產(chǎn)出合乎市場要求的產(chǎn)品就成為企業(yè)成敗的關(guān)鍵。由于各種原因我們都會遇到只有一個實物樣品或手工模型，沒有圖紙或CAD數(shù)據(jù)檔案，沒法得到準(zhǔn)確的尺寸，這就為我們在后續(xù)的工作中

13、采用先進(jìn)的設(shè)計手段和先進(jìn)的制造技術(shù)帶來了很大的障礙，制造模具也就更為煩雜。但是逆向工程技術(shù)很好的解決了這一問題。傳統(tǒng)的復(fù)制方法時間長而效果不佳，已漸漸為新型數(shù)字化的逆向工程系統(tǒng)所取代。逆向工程系統(tǒng)就專門為制造業(yè)提供了一個全新、高效的三維制造路線。并給出一個一體化的解決方案：從樣品數(shù)據(jù)產(chǎn)品。從樣品（實物，圖片等）直接反求出cad數(shù)據(jù)，然后用快速成型或CNC數(shù)控直接加工出產(chǎn)品（模具），因此逆向工程具有快速，高效等特點。1.2.2 逆向工程的流程及應(yīng)用領(lǐng)域逆向工程的流程由以下幾步組成，模型曲面分析確定掃描方案進(jìn)行實體點云掃描進(jìn)行點云數(shù)據(jù)處理建立需要的曲線建立曲面進(jìn)行實體建模。 逆向工程作為一種先進(jìn)制

14、造技術(shù)在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,主要有以下幾個方面:1 產(chǎn)品仿制:產(chǎn)品仿制是逆向工程應(yīng)用的初級階段,處于逆向設(shè)計思想的引進(jìn)和消化階段。這個階段較為簡單,它只要求獲得樣件的三維模型,而不必進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。因此這種設(shè)計方法被中小企業(yè)廣泛采用。2 對產(chǎn)品進(jìn)行改型設(shè)計:對產(chǎn)品的改型設(shè)計與產(chǎn)品仿制相似,只是在獲得三維模型后,對外形作簡單的修改,比如大小尺寸等等。因此改型設(shè)計也相對簡單。產(chǎn)品仿制與改型由于相對簡單,設(shè)計成本低等優(yōu)勢得到了廣泛應(yīng)用,但是均處于逆向設(shè)計的低級階段。3 開發(fā)新產(chǎn)品:運用逆向工程技術(shù)研發(fā)新產(chǎn)品處于設(shè)計的高級階段,也是市場競爭的必然要求。企業(yè)為了提高自己的競爭優(yōu)勢,必須要不斷

15、的推出新產(chǎn)品,縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期。新產(chǎn)品的研發(fā)方式主要分為兩種:一是在已有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上獲得它的三維模型,然后在三維模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計,開發(fā)出新產(chǎn)品:二是在汽車、飛機等需要進(jìn)行風(fēng)洞試驗的行業(yè),首先設(shè)計出產(chǎn)品的油泥、木模等模型,然后通過逆向工程技術(shù)得到CAD模型。新產(chǎn)品研發(fā)是逆向設(shè)計的高級階段,也是市場對企業(yè)發(fā)展的必然要求。4 對磨損的零件進(jìn)行還原:有些大型設(shè)備經(jīng)常會因為某個零部件的損壞而停止正. 常工作,而這些零部件又不是標(biāo)準(zhǔn)化零部件,這時就需要采用其它方式快速生產(chǎn)出這些零部件。采用逆向工程方法可以快速生產(chǎn)出這些零部件的代替品,恢復(fù)設(shè)備的正常運轉(zhuǎn),減少停產(chǎn)損失。5 文物保護(hù):逆向工程在文物

16、保護(hù)中的應(yīng)用與對磨損零件的修復(fù)類似,歷史文物往往存在年久失修出現(xiàn)破損的情況,或者有時需要對考古文物進(jìn)行復(fù)制,這時就可以采用逆向工程技術(shù),對歷史文物進(jìn)行修復(fù)或復(fù)制,以恢復(fù)它們的原來面目。6 醫(yī)學(xué)應(yīng)用:逆向工程在醫(yī)學(xué)中可用于人體器官的復(fù)制,如假肢制造。此外,某些對人體仿生性要求較高的特種設(shè)備,如按摩椅、宇航員制服和頭盜等也需要對人體表面信息進(jìn)行采集生成幾何模型。 逆向工程技術(shù)在測量設(shè)備的開發(fā)和數(shù)據(jù)處理以及逆向工程軟件方面都取得了長足的發(fā)展。但是目前逆向工程流程的各個階段聯(lián)系并不十分緊密,甚至可以說比較孤立。比如測量過程對模型重構(gòu)與后續(xù)加工制造的要求就很少考慮。因此逆向工程技術(shù)在未來的發(fā)展仍會十分活

17、躍。1.3研究內(nèi)容及意義1.3.1 課題的目的及意義采用三坐標(biāo)測量機對溢流閥進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)CAD/CAE系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)，并建立溢流閥的三維模型。 通過畢業(yè)設(shè)計認(rèn)識逆向工程，在以后的設(shè)計中考慮逆向工程，因為它縮短了開發(fā)周期，降低了產(chǎn)品開發(fā)成本。如果將逆向工程與已有的計算機輔助設(shè)計（CAD，計算機輔助制造（CAM）等技術(shù)有機的結(jié)合在一起，將有效地提高產(chǎn)品設(shè)計與制造的水平。1.3.2研究內(nèi)容熟悉溢流閥的結(jié)構(gòu)，了解三維測量儀器的操作。了解閥類點云的處理方法，通過溢流閥的掃描知道逆向工程的大概掃描過程。學(xué)習(xí)IMAGEWARE軟件。通過原物的掃描后，得到其形狀，根據(jù)需要改變其形狀參數(shù)，逆向設(shè)計后建立三維

18、模型。2 直動式溢流閥2.1 溢流閥的應(yīng)用圖2-1 1.作溢流閥，使系統(tǒng)壓力恒定在定量泵液壓系統(tǒng)中,如圖(a)所示。溢流閥通常安裝在泵的出口處,溢流閥的設(shè)定壓力應(yīng)等于系統(tǒng)的工作壓力。在正常工作時閥是常開的,隨著執(zhí)行機構(gòu)所需油量的變化,閥口的溢油量時大時小,使液壓系統(tǒng)中的壓力基本保持恒定。由于長期溢流回油箱，容易引起油箱的溫度快速升高。故一般只應(yīng)用于小功率帶定量泵的系統(tǒng)中。過載保護(hù)作用在變量泵液壓系統(tǒng)中,如圖(b)所示,執(zhí)行機構(gòu)的工作壓力是通過改變泵的排量來調(diào)節(jié)，最大工作壓力由溢流閥來限制，此時的溢流閥又稱為安全閥。此系統(tǒng)可實現(xiàn)無級調(diào)壓，適用于功率較大的場合。如圖(c)所示,在先導(dǎo)型溢流閥2的外

19、控口上連接一個溢流閥4,只要閥4的調(diào)定壓力低于閥2的調(diào)定壓力,就可以對主閥2的調(diào)定壓力進(jìn)行遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié)。如圖(d)所示,用換向閥將溢流閥的外控口和多個遠(yuǎn)程調(diào)壓閥連接,即可實現(xiàn)高低壓的多級控制。先導(dǎo)型溢流閥2的外控口通過三位四通換向閥3與遠(yuǎn)程調(diào)壓閥4、5相連,就構(gòu)成了三級調(diào)壓回路。在這個三級調(diào)壓的回路中,液壓泵的最大工作壓力隨三位四通閥3左、右、中位置的不同而分別由遠(yuǎn)程調(diào)壓閥4、5及溢流閥2調(diào)定。三個閥在調(diào)壓時必須保證溢流閥4、5的調(diào)定壓力均要低于閥2的先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力，從而實現(xiàn)三級調(diào)壓。 本文主要對直動式溢流閥進(jìn)行研究。2.2 溢流閥的分類和原理按其結(jié)構(gòu)及工作原理分為直動型和先導(dǎo)型溢流閥兩大類。

20、直動型溢流閥直動型溢流閥中,壓力油直接作用于閥芯,當(dāng)液壓力超過彈簧力時,閥口打開,液體溢流,使入口壓力維持恒定。調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓力便可調(diào)整壓力,改變彈簧的剛度可方便地改變調(diào)壓范圍。直動型溢流閥按閥芯結(jié)構(gòu),可分為座閥和滑閥兩種形式。座閥結(jié)構(gòu)又分為球閥和錐閥兩種;滑閥結(jié)構(gòu)又有滑閥、帶阻尼孔的滑閥和差動滑閥三種。直動型溢流閥結(jié)構(gòu)簡單,靈敏度高,壓力受溢流流量變化影響較大，調(diào)壓偏差大，不適于在高壓、大流量下工作，常作安全閥或調(diào)壓精度要求不高的場合。先導(dǎo)型溢流閥先導(dǎo)型溢流閥由先導(dǎo)閥和主閥組成。先導(dǎo)閥用于調(diào)節(jié)主閥上腔的壓力。先導(dǎo)型溢流閥的調(diào)壓精度優(yōu)于直動型溢流閥,但靈敏度低于直動型溢流閥,廣泛應(yīng)用于高壓,大

21、流量、調(diào)壓精度要求較高的場合。先導(dǎo)型溢流閥的導(dǎo)閥一般為錐閥結(jié)構(gòu)，主閥則有錐閥和滑閥兩種。錐閥按主閥芯的配合情況,又分為三節(jié)同心式先導(dǎo)溢流閥和二節(jié)同心式先導(dǎo)溢流閥。三節(jié)同心式先導(dǎo)溢流閥的加工精度要求高,成本高,主閥芯和導(dǎo)閥座上的節(jié)流孔起降壓和阻尼作用，有助于降低超調(diào)量和壓力擺動，但使響應(yīng)速度和靈敏度降低，單向閥式溢流閥的工藝性好、加工精度和裝配精度容易保證。結(jié)構(gòu)簡單、通用性、互換性好。主閥為單向閥結(jié)構(gòu),過流面積大,流量大,因此閥的啟閉特性好,閥的性能穩(wěn)定,噪聲小。 圖2-22.2.2 直動式溢流閥的工作原理直動式溢流閥是依靠系統(tǒng)中的壓力油直接作用在閥芯上與彈簧力等相平衡，以控制閥芯的啟閉動作，如

22、上圖所示為低壓直動式溢流閥，P是進(jìn)油口，T是回油口，進(jìn)油口壓力油經(jīng)過閥芯3中間的阻尼孔a作用在閥芯的底部端面上，當(dāng)進(jìn)油壓力比較小時，閥芯在彈簧2的作用下處于下端位置，將P和T兩油口隔開。當(dāng)進(jìn)油口壓力升高，在閥芯下端所產(chǎn)生的作用力超過彈簧的壓緊力時，閥芯上升，閥口被打開，將多余的油液排回油箱，閥芯上的阻尼孔a用來對閥芯的動作產(chǎn)生阻尼，以提高閥的工作平衡性，調(diào)整螺母1可以改變彈簧的壓緊力，這樣也就調(diào)整了溢流閥進(jìn)油口處的壓力p。當(dāng)溢流閥穩(wěn)定工作時，作用在閥芯上油液壓力、彈簧壓緊力、穩(wěn)態(tài)軸向液動力、閥芯自重和摩擦力是平衡的。 （2-1）若忽略液動力、閥芯自重的摩擦力，則有以下公式 （2-2）由此看出，

23、直動式溢流閥是利用被控壓力作為信號來改變彈簧的壓縮量，從而改變閥口的通流面積和系統(tǒng)的以流量來達(dá)到定壓的目的。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高時，閥芯上升，閥口通流面積增大，溢流量增加，進(jìn)而使系統(tǒng)壓力下降。溢流閥內(nèi)部通過閥芯的平衡和運動構(gòu)成的這種負(fù)反饋作用是其定壓作用的基本原理，也是所有定壓閥的工作原理。由此可見，溢流閥的作用是能夠防止液壓系統(tǒng)中的液壓油壓力超出額定負(fù)荷，起安全保護(hù)作用2。另外，溢流閥與節(jié)流閥配合，節(jié)流閥調(diào)節(jié)液壓油的流量大小，可控制活塞的移動速度。其功能作用如圖2所示圖2-32.3 溢流閥的問題分析由式（2-3）可知，彈簧的大小和控制壓力成正比，因此如要提高被控壓力一方面可用減小閥芯的面積來達(dá)到；

24、另一方面則需增大彈簧力，因受結(jié)構(gòu)限制，需采用大剛度的彈簧，這樣，在閥芯相同的位移下，彈簧力變化比較大。因而該閥的定壓精度就比較低。所以，這種低壓直動式溢流閥一般用于壓力小于2.5MPa的小流量場合。溢流閥在液壓系統(tǒng)中是重要的壓力控制調(diào)節(jié)元件,同時也是液壓系統(tǒng)中主要的噪聲源之一。根據(jù)目前調(diào)查,除了液壓泵之外最大的噪聲源就是溢流閥了,這種噪聲不僅直接危及到人的情緒、健康和周圍環(huán)境,而且影響液壓系統(tǒng)工作性能,縮短自身或其他液壓元件的使用壽命,降低產(chǎn)品可靠性,甚至導(dǎo)致伺服能源功能失效。目前很多溢流閥產(chǎn)品已經(jīng)對噪聲提出了指標(biāo)要求。因此研究溢流閥的振動和噪聲、分析動態(tài)特性與噪聲的內(nèi)在關(guān)系、找到降低并消除噪

25、聲的方法是具有重要意義的。1 溢流閥動態(tài)特性、噪聲初步分析液壓系統(tǒng)的噪聲分為機械噪聲和流體噪聲。機械噪聲主要由于機械部件的振動產(chǎn)生的;而流體噪聲是由于壓力流量脈動、氣穴和氣蝕、旋渦運動、高低壓突變、流體的摩擦等原因造成的。對于溢流閥來說,機械噪聲主要由導(dǎo)閥或主閥的質(zhì)量一彈簧系統(tǒng)的自激振蕩引起的,主要包含以下兩種情況:1.流速聲流速聲中主要由油液振動、空穴以及液壓沖擊等原因產(chǎn)生的噪聲 。這種振動和溢流閥的導(dǎo)閥、主閥的形狀及尺寸有關(guān),導(dǎo)閥、主閥和閥座的加工精度也會影響此類噪聲的發(fā)生。油液溫度越高,油液粘度越低,這種情況就越容易發(fā)生。2. 機械聲機械聲中主要由閥中零件的撞擊和磨擦等原因產(chǎn)生的噪聲。降

26、低噪聲的初步研究，整個液壓伺服系統(tǒng)有重要作用。3逆向工程測量技術(shù)3.1 逆向工程系統(tǒng)組成圖3-1逆向工程工作流程圖如上所示，從上圖可以看出，逆向工程系統(tǒng)主要有三部分組成：產(chǎn)品實物幾何外形數(shù)字化、CAD模型重建、產(chǎn)品或模具制造。組成系統(tǒng)的設(shè)備軟件主要包括：1. 測量機與測量探頭 測量機和測量探頭時進(jìn)行實物數(shù)字化的關(guān)鍵設(shè)備。測量機有三坐標(biāo)測量機、多軸專用機、多軸關(guān)節(jié)式機械臂等；測量探頭分接觸式（觸發(fā)探頭、掃描探頭）和非接觸式（激光位移探頭、激光干涉探頭、線結(jié)構(gòu)光及CCD掃描探頭、面結(jié)構(gòu)光及CCD掃描探頭）兩種。 2. 數(shù)據(jù)處理由坐標(biāo)測量機得到的外形點數(shù)據(jù)在進(jìn)行CAD模型重建以前必須進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、噪

27、聲濾除、平滑、對齊、歸并、測頭半徑補償和插值補點等數(shù)據(jù)處理。 3. 模型重建軟件（CAD/CAM）模型重建軟件包括三類，一是用于正向設(shè)計的CAD/CAE/CAM軟件，如SolidWorks、I-deas、GRADE等，但數(shù)據(jù)處理和逆向造型功能有限；而是集成有逆向功能模塊的正向CAD/CAE/CAM軟件，如集成有SCAN-TOOLS模塊的Pro/Engineer、集成有點云處理和曲線、曲面擬合、快速造型工的UG和STRIM100等；三是專用的逆向工程軟件，如imageware、paraform、Geomagic等。除此之外，有較高要求的還包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）等軟件。支撐軟件的硬件平臺有個人

28、計算機和工作站。 4. CAE軟件計算機輔助工程分析，包括機構(gòu)運動分析、結(jié)構(gòu)仿真、流場及溫度場分析等。目前比較流行的分析軟件有Ansys、I-deas等。 各種CNC加工設(shè)備進(jìn)行原型和模具制作。13.2掃描測量設(shè)備在進(jìn)行逆向工程時，三維掃描是最基本的一步。它是獲得數(shù)據(jù)的最直接的方法，也是最理想的方法，三維掃描得到點云數(shù)據(jù)的好壞直接影響到逆向建模的成功與否。3.2.1 接觸式測量掃描設(shè)備根據(jù)其測量方式可分兩類：1. 接觸式測量：根據(jù)測頭的不同。可分為觸發(fā)式和連續(xù)式。應(yīng)用最為廣泛的三坐標(biāo)測量機是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的新型高效精密測量儀器，是有很強柔性的大型測量設(shè)備。接觸式測量是指利用接觸式測量

29、設(shè)備對實物外表面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。工作時,通過傳感器測量探頭與被測量物體直接接觸,從而產(chǎn)生一個記錄信號,然后通過一定的存儲設(shè)備記錄下來。接觸式測量方法根據(jù)測量原理的不同分為點位觸發(fā)式數(shù)據(jù)采集和連續(xù)式數(shù)據(jù)采集兩種點位觸發(fā)式數(shù)據(jù)采集的工作原理是:測量設(shè)備具有一個采樣測頭,測量時,采樣測頭的測針與實物模型的表面進(jìn)行接觸,測針尖受力產(chǎn)生微小的變形量,觸發(fā)測頭中的開關(guān),使得測針尖此時的坐標(biāo)值被設(shè)備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄下來,測針根據(jù)測量路徑逐點移動,最終得到樣件模型表面信息的整體坐標(biāo)值。點位觸發(fā)式數(shù)據(jù)采集方法的這種工作原理決定了它的測量速度比較慢,測量精度和效率也比較低,對凹面的測量有限。連續(xù)式數(shù)據(jù)采集：,當(dāng)懸

30、掛在三維系統(tǒng)中的測針位置發(fā)生偏移時,電容電感產(chǎn)生相應(yīng)的變化,完成機械信號和電信號的轉(zhuǎn)換。測量頭的測針沿著樣件模型表面作切向移動,相應(yīng)的產(chǎn)生各個位置的電信號。連續(xù)式數(shù)據(jù)采集的測量過程是連續(xù)進(jìn)行的,因此它的測量速度和精度較點位觸發(fā)式數(shù)據(jù)采集都有很大的提高。此外,由于接觸力較小,它還可以進(jìn)行較軟材料的測量。三坐標(biāo)測量機就是一種典型的連續(xù)式數(shù)據(jù)采集設(shè)備,它在接觸式測量方法中應(yīng)用最為廣泛。接觸式測量法是一種傳統(tǒng)的測量方法,應(yīng)用十分廣泛,測量技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的十分成熟。它的突出優(yōu)點是測量精度高,對被測模型的材質(zhì),顏色等要求不高,在測量前,可以對測量路徑進(jìn)行人工規(guī)劃,從而大大減少數(shù)據(jù)處理的難度。但是由于測量過程

31、中與樣件表面直接接觸,測量頭容易損傷,劃傷樣件的表面,不能對易碎、軟質(zhì)材料進(jìn)行測量。而且對于具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的樣件不易進(jìn)行測量,測量過程中需要較多的人工干預(yù),自動化程虔較低,這些都在很大程度上限制了它的適用范圍。 非接觸式測量可分為三角形法、結(jié)構(gòu)光法、激光干涉法、激光衍射法、CT測量法、超聲波法等。隨著測量技術(shù)的不斷發(fā)展,接觸式測量方法已經(jīng)不能滿足測量市場的需要,因而產(chǎn)生了非接觸式測量方法。非接觸式測量就是根據(jù)光學(xué)、聲學(xué)、磁學(xué)等領(lǐng)域的基本原理,利用某種與物體表面發(fā)生相互作用的物理現(xiàn)象,如光、聲、磁等模擬量信號轉(zhuǎn)化為樣件模型表面的坐標(biāo)信息,從而完成對樣件表面的數(shù)據(jù)采集。近年來,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展

32、,出現(xiàn)了多種非接觸式測量方法,主要有以下幾種:投影光柵法、超聲波法、工業(yè)CT掃描法、逐層切削照相測量、深度圖像三維測量法、自動斷層掃描法等。下面對其中部分測量方法做簡要介紹：1. 投影光柵法投影光柵法的基本原理是將光柵條紋或干涉條紋投影到被測樣件的表面,由于受到樣件表面形狀的調(diào)制,條紋會產(chǎn)生變形,這樣就使得變形后的條紋帶有了被測樣件的表面信息,然后經(jīng)過攝相機記錄和計算機的處理,解調(diào)變形后的條紋,就可以得到被測樣件的表面信息。采用光柵投影法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集測量范圍大、速度快、成本低而且易于實現(xiàn)。但是它的測量精度較低,對于表面復(fù)雜的物體,在陸峭位置會發(fā)生相位畸變,導(dǎo)致測量精度大大降低。2.數(shù)據(jù)測量技術(shù)

33、、方法與設(shè)備 超聲波法的原理是基于向被測樣件發(fā)射超聲波脈沖,當(dāng)超聲波到達(dá)樣件表面時會發(fā)生反射,在不同的位置會產(chǎn)生不同的時間間隔,通過測量帶有被測樣件表面信息的時間間隔就可以完成對樣件的測量。這種方法結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾性能強,但是測量速度較慢、測量精度不穩(wěn)定。應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,主要用于物體的無損檢測和壁厚測量。工業(yè)CT技術(shù)(Industrial Computed Tomography)是一種射線成像檢驗技術(shù),根據(jù)CT圖像完成三維模型重構(gòu)。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域率先應(yīng)用了這種技術(shù),后來迅速推廣到工業(yè)領(lǐng)域。該方法是目前出現(xiàn)的最先進(jìn)的非接觸式測量方法,它可以測量具有復(fù)雜內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)的物體,這是其它測量方式無法比擬的。

34、利用工業(yè)CT技術(shù)可以直接獲取被測件的截面數(shù)據(jù),所以與快速成型技術(shù)十分匹配。但是這種方法的空間分辨率較低,測量時間較長,而且CT機的造價高,需要較高的運行環(huán)境。逐層切削照相測量是近些年興起的一種斷層測量技術(shù)。它的測量原理是以極小的厚度對被測實物進(jìn)行逐層切削,利用攝像機對每一斷面進(jìn)行照相,獲得被測件的截面圖像,測量精度很高,可達(dá)0. 02mm,但是它的測量成本只有工業(yè)CT技術(shù)的70%?80%。不過它的缺點是破壞了被測零件。美國CGI公司生產(chǎn)的層去掃描測量機能夠?qū)Ρ粶y件的內(nèi)外尺寸進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測量,切削厚度可達(dá)0.013mm。在國內(nèi),逐層切削照相測量技術(shù)也有了很大的發(fā)展,西安交通大學(xué)與海信技術(shù)中心工

35、業(yè)設(shè)計所合作研制的層去掃描三維測量機已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。在未來的逆向工程測量領(lǐng)域,逐層切削照相測量和工業(yè)CT技術(shù)將會占據(jù)主導(dǎo)地位,會得到越來越廣泛的應(yīng)用。 3.3點云處理 通常掃描后得到的測量數(shù)據(jù)是由大量的三維坐標(biāo)點所組成，根據(jù)掃描儀的性質(zhì)、掃描參數(shù)和被測物體的大小，由幾百點到幾百萬點不等，這些大量的三維數(shù)據(jù)點稱為點云。Geomagic和Imageware都可以處理點云。 Geomagic能更好地進(jìn)行點云進(jìn)行拼接，點云數(shù)據(jù)的精簡，如果用Imageware處理點云，則會耗內(nèi)存過多，顯示延遲，不存在拼接模塊等缺點，所以使用Geomagic進(jìn)行點云的處理。 Geomagic(美國RainDrop

36、 公司的）逆向工程軟件，具有豐富的數(shù)據(jù)處理手段，可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)快速構(gòu)造出多張連續(xù)的曲面模型。Geomagic Studio 可根據(jù)任何實物零部件自動生成準(zhǔn)確的數(shù)字模型。作為全球首選的自動化逆向工程軟件，Geomagic Studio 還為新興應(yīng)用提供了理想的選擇，如定制設(shè)備大批量生產(chǎn)、即定即造的生產(chǎn)模式以及原始零部件的自動重造。只有 Geomagic Studio 具有下述所有特點：確保完美無缺的多邊形和 NURBS 模型處理復(fù)雜形狀或自由曲面形狀時，生產(chǎn)率比傳統(tǒng)CAD 軟件提高十倍 自動化特征和簡化的工作流程可縮短培訓(xùn)時間，并使用戶可以免于執(zhí)行單調(diào)乏味、勞動強度大的任務(wù) 可與所有主要的三維

37、掃描設(shè)備和 CAD/CAM 軟件進(jìn)行集成 能夠作為一個獨立的應(yīng)用程序運用于快速制造，或者作為對 CAD 軟件的補充。3.3.2 點云處理的作用測量數(shù)據(jù)處理在反求工程CAD建模過程中占有重要地位是關(guān)鍵技術(shù)之一；由三坐標(biāo)測量機或激光掃描儀所測得的數(shù)據(jù)點之間，通常是一大群空間散亂點。掃描得到的產(chǎn)品外形數(shù)據(jù)會不可避免的引入數(shù)據(jù)誤差，測量數(shù)據(jù)中的壞點，可能使該點及其周圍的曲面片偏離原曲面，所以要對原始點云數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，在進(jìn)行CAD模型重建之前需要對其進(jìn)行預(yù)處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括：多視拼合、噪聲處理、精減數(shù)據(jù)點云、數(shù)據(jù)點云分割與重組、特征抽取、對點云數(shù)據(jù)的排序矢量化。3.3.3 點云處理步驟(1)多視拼

38、合：用于將多次測量獲得數(shù)據(jù)融合到統(tǒng)一坐標(biāo)系中，即進(jìn)行坐標(biāo)歸一化處理。(2)消除噪聲：由于實際測量中受到各種人為和隨機因素的影響，使得測量結(jié)果包含噪聲，有必要對測量的點云進(jìn)行平滑濾波，通常采用高斯、平均或中值濾波，提高點云的光順程度。(3)精減點云：測量中的高密度點云，由于存在大量的冗余數(shù)據(jù)，會影響后期建模的光滑度，并影響加工質(zhì)量。不同類型的點云可用不同的精減方式：對散亂點云可用隨機采樣法；對掃描線點云和多邊形點云可用等間距縮減、倍率縮減、等量縮減、等方法；對網(wǎng)格化點云可用等分布密度和最小區(qū)域法。(4)點云的排序：將原始測量點云按一定規(guī)則排序，使之在存儲方向上具有方向性；多邊形的點云經(jīng)過排序后，

39、可按排序方向判斷輪廓的內(nèi)外關(guān)系。本文中，同樣要對各個“新云”進(jìn)行排序操作，這樣建立出來的曲面才有可能光順。(5)點云的分割：點云數(shù)據(jù)分割是對測量數(shù)據(jù)按照一定原則劃分為特征單一、互不重疊的區(qū)域，使每一塊點云都能用一個數(shù)學(xué)函數(shù)來描述，是逆向工程CAD建模的關(guān)鍵。通?？捎脭?shù)學(xué)捕述的曲面類型有：解析曲面和自由曲面兩種。3.4曲面處理3.4.1 曲面處理軟件Geomagic和Imageware都可以處理曲面。Imageware能更好進(jìn)行曲面擬合，誤差的分析，如果Geomagic處理曲面，則會顯示出曲面的精度不高以及處理時間過長等缺點。Imageware 作為UGNX 中提供的逆向工程造型軟件。具有強大的

40、測量數(shù)據(jù)處理、曲面造型、誤差檢測功能?？梢蕴幚韼兹f至幾百萬的點云數(shù)據(jù)。根據(jù)這些點云數(shù)據(jù)構(gòu)造的A級曲面（CLASSA）具有良好的品質(zhì)和曲面連續(xù)性。Imageware 的模型檢測功能可以方便、直觀地顯示所構(gòu)造曲面模型與實際測量數(shù)據(jù)之間的誤差以及平面度、真圓度等幾何公差。自由形狀產(chǎn)品設(shè)計、快速曲面、高質(zhì)量曲面、逆向工程、計算機輔助校驗、多邊形建模、快速原型等，使客戶能夠在很短的時間內(nèi)精確地設(shè)計建立和全面檢驗高質(zhì)量的自由形狀產(chǎn)品?；灸KImageware Surfacing是一個功能強大的、直觀的曲面創(chuàng)建工具,可以直接創(chuàng)建由測量點、曲線、曲面形成的自由曲面。柔性設(shè)計環(huán)境支持Bezier和NURBS曲

41、面。動態(tài)曲面修改工具能夠交互檢測和變更設(shè)計，實時表現(xiàn)設(shè)計的含義和美感。建立工具提供從快速到高質(zhì)量曲面的任意形狀的功能，實時診斷提供全面的質(zhì)量分析工具，這些工具是鑒別表面曲率的儀器，加亮顯示檢測到的曲面瑕疵、偏離和不完整。Imageware數(shù)字檢驗工具包括加工性檢查、分離線和曲面間隙，能夠在數(shù)據(jù)提供給后續(xù)過程之前鑒別出設(shè)計缺陷。第2個基本模塊Imageware Inspection是一個通用和容易使用的3D測量系統(tǒng)，用于比較物理零件和相應(yīng)的理想CAD模型。偏離檢查用圖形和文字報告方式表現(xiàn)結(jié)果，報告可以用PDF格式在企業(yè)web網(wǎng)頁上共享。此外，還提供工具處理光學(xué)檢測點和離散的CMM測量數(shù)據(jù)。點處理

42、使用戶可以清除、采樣、過濾、合并、交叉截面、偏置、投影點集、提取點和計算臨界特征及邊的尺寸。這在目前通過光學(xué)掃描儀采集的數(shù)百萬點數(shù)據(jù)的處理時非常有效。3.4.2 曲線創(chuàng)建功能1判斷和決定生成哪種類型的曲線。曲線可以是精確通過點云的、也可以是很光順的（捕捉點云代表的曲線主要形狀）、或介于兩者之間。2創(chuàng)建曲線。根據(jù)需要創(chuàng)建曲線，可以改變控制點的數(shù)目來調(diào)整曲線?？刂泣c增多則形狀吻合度好，控制點減少則曲線較為光順。 3診斷和修改曲線?？梢酝ㄟ^曲線的曲率來判斷曲線的光順性，可以檢查曲線與點云的吻合性，還可以改變曲線與其他曲線的連續(xù)性（連接、相切、曲率連續(xù)）。 Imageware12軟件提供很多工具來調(diào)整

43、和修改曲線。 曲面創(chuàng)建功能： 1決定生成那種曲面。同曲線一樣，可以考慮生成更準(zhǔn)確的曲面、更光順的曲面，或兩者兼顧。根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計需要來決定。 2創(chuàng)建曲面。創(chuàng)建曲面的方法很多，可以用點云直接生成曲面（Fit free form），可以用曲線通過蒙皮、掃掠、四個邊界線等方法生成曲面，也可以結(jié)合點云和曲線的信息來創(chuàng)建曲面。還可以通過其他例如圓角等生成曲面。3診斷和修改曲面。比較曲面與點云的吻合程度，檢查曲面的光順性及與其他曲面的連續(xù)性，同時可以進(jìn)行修改，例如可以讓曲面與點云對齊，可以調(diào)整曲面的控制點讓曲面更光順，或?qū)η孢M(jìn)行重構(gòu)等處理。3.5實體建模3.5.1 實體建模軟件這次畢業(yè)設(shè)計中主要用Pro/

44、ENGINEER進(jìn)行模型的修改，產(chǎn)生溢流閥的二維圖，用AUTOCAD對二維圖進(jìn)行修改。Pro/e: 1985年，PTC公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER誕生了。經(jīng)過10余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/ENGINEER2000i2。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計和機械設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。下面就Pro/ENGINEER的特點及主要模塊進(jìn)行簡單

45、的介紹。 全相關(guān)性：Pro/ENGINEER的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進(jìn)行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 基于特征的參數(shù)化造型：Pro/ENGINEER使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些

46、領(lǐng)域獨特的特征。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計疊代，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進(jìn)行的各項工作，由于使用了Pro/ENGINEER獨特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 裝配管理：Pro/ENGINEER的基本結(jié)構(gòu)能夠使你利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計意圖。高級的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體

47、中零件的數(shù)量不受限制。易于使用：菜單以直觀的方式出現(xiàn)，提供了編輯選項和預(yù)先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的幫助系統(tǒng)，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。 proe主要用于三維實體的修改和二維圖的生成。選完軟硬件設(shè)備后，介紹逆向工程的一般過程。3.5.2 三維建模的方法近年來，運用AutoCAD軟件進(jìn)行二維圖形的設(shè)繪已經(jīng)得到很大的普及。但是二維平面圖不能完整和準(zhǔn)確地體現(xiàn)出設(shè)計者的設(shè)計思想，而且，二維圖紙無法對設(shè)計對象進(jìn)行后續(xù)的結(jié)構(gòu)有限元分析、運動分析、公差分析、以及數(shù)控加工代碼的生成，而這些分析往往是必不可少的，只有三維實體造型才能滿足這些要求。越來越多的三維設(shè)計軟件如MDT, So

48、lid Works、Pro-E、UG等，都得到了廣泛的應(yīng)用。10進(jìn)行實體造型，兩方面的良好結(jié)合才能構(gòu)造精確的實體模型。(1)基于曲面的實體造型：如果曲面重構(gòu)生成的曲面，其間隙在規(guī)定允許的范圍內(nèi)可將曲面沿著法線方向產(chǎn)生一定的厚度，從而生成實體。此方法一般用于復(fù)雜自由曲面組成的實體，也是在反求工程中常用的實體造型方法。(2)基于體素特征的實體造型：通常將實體定義為簡單的實體素的組合，采用布爾運算交、并、差實現(xiàn)這種組合此建模方式通常用于規(guī)則表面構(gòu)成的實體。對于散亂型、網(wǎng)格型、線型等點云，很難用這種方法生成實體模型。目前，通常采用反求軟件進(jìn)行點、線處理，得到基本控制線框。然后通過IGES文件導(dǎo)人大型通

49、用CAD軟件進(jìn)行仿形設(shè)計、改型設(shè)計、產(chǎn)品的工業(yè)造型設(shè)計或結(jié)構(gòu)設(shè)計，獲得三維數(shù)字化模型；再根據(jù)新產(chǎn)品的功能要求進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計進(jìn)一步滿足使用要求3.6實體三維數(shù)據(jù)的掃描在進(jìn)行逆向工程時，三維掃描是最基本的一步。它是獲得原始點云數(shù)據(jù)的最直接的方法，也是最理想的方法。原始點云數(shù)據(jù)是后面進(jìn)行逆向處理的根本依據(jù)，因此三維掃描得到點云數(shù)據(jù)的好壞直接影響到逆向建模的成功與否。三維掃描是集光、機、電和計算機技術(shù)于一體的高新技術(shù)，主要用于對物體空間外形和結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，以獲得物體表面的空間坐標(biāo)。它的重要意義在于能夠?qū)嵨锏牧Ⅲw信息轉(zhuǎn)換為計算機能直接處理的數(shù)字信號，為實物數(shù)字化提供了相當(dāng)方便快捷的手段。高速三維掃描及數(shù)

50、字化系統(tǒng)在逆向工程中發(fā)揮著巨大作用。三維掃描技術(shù)能實現(xiàn)非接觸測量，且具有速度快、精度高的優(yōu)點。而且其測量結(jié)果能直接與多種軟件接口，這使它在CAD、CAM、CIMS等技術(shù)應(yīng)用日益普及的今天很受歡迎。在發(fā)達(dá)國家的制造業(yè)中，三維掃描儀作為一種快速的立體測量設(shè)備，因其測量速度快、精度高，非接觸，使用方便等優(yōu)點而得到越來越多的應(yīng)用。用三維掃描儀對手板，樣品、模型進(jìn)行掃描，可以得到其立體尺寸數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能直接與CAD/CAM軟件接口，在CAD系統(tǒng)中可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整、修補、再送到加工中心或快速成型設(shè)備上制造，可以極大的縮短產(chǎn)品制造周期。三維掃描設(shè)備是以三次元測量系統(tǒng)為主。基本上以接觸式探針式和非接觸式（

51、激光、照相、X光等方式）兩大類。探針式價格較便宜，但速度較慢。三維光學(xué)掃描速度快、精確度適當(dāng)，價格較高。逆向工程的一般過程大致如上，下面我將具體介紹溢流閥的逆向設(shè)計過程。4溢流閥的逆向設(shè)計4.1溢流閥逆向開發(fā)的流程模型分析掃描方案確定進(jìn)行掃描數(shù)據(jù)過濾曲面的構(gòu)建模型的建立生成二維圖。4.2掃描4.2.1 溢流閥結(jié)構(gòu)分析針對直動式溢流閥的外形觀察，其主要是由閥體，上蓋、閥芯、彈簧組成?？梢詫﹂y體、閥芯進(jìn)行掃描，得到曲面。4.2.2 測量有了以上的建模思路，就可以進(jìn)行直動式溢流閥點云數(shù)據(jù)的掃描。由于建模思想不一樣，點云數(shù)據(jù)的掃描側(cè)重點也不一樣。數(shù)據(jù)點質(zhì)量的好壞直接影響到曲面精度。圖4-1溢流閥實物圖

52、三坐標(biāo)測量儀的操作步驟：圖4-2 三坐標(biāo)測量儀實物圖1、 連接設(shè)備并接通電源將設(shè)備與電腦相應(yīng)的接頭相連，啟動電腦，首先打開2 、打開測量軟件下面顯示Rational Dims的測量界面圖4-3測量界面3、進(jìn)行測量的準(zhǔn)備工作 構(gòu)建測頭測頭校驗并設(shè)置測頭的角度范圍。載入機器模型圖4-4 載入機器模型根據(jù)測量機的坐標(biāo)定義方向確定機器模型的坐標(biāo)軸方向圖4-5 坐標(biāo)軸進(jìn)行測頭設(shè)置校驗開始測量移動測量機的測頭，使其與零件表面輕輕接觸，接觸點即被測量在數(shù)字計數(shù)器窗口顯示測量點的數(shù)目，測量點被自動添加到誤差顯示窗口藍(lán)線框，當(dāng)鼠標(biāo)在某個測量點上停留一會,就會彈出一個提示窗口顯示這個點的實際誤差。當(dāng)前測量元素的誤

53、差會在 誤差窗口右邊的窗口中以詳細(xì)的數(shù)值顯示。待產(chǎn)生測量點之后，點擊“測量”，完成元素測量。所得測量閥體的幾個平面。圖4-6 測量平面所對應(yīng)為以下幾個面4-7 對應(yīng)溢流閥實體平面4-8對應(yīng)閥芯平面在液壓系統(tǒng)中對溢流閥的性能要求（1） 定壓精度高（2） 靈敏度要高（3） 工作要平穩(wěn)且無振動和噪聲（4） 當(dāng)閥關(guān)閉時密封要好，泄漏要小。機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響:在機械加工中，零件的加工表面產(chǎn)生微觀不平、殘余應(yīng)力等各種缺陷，雖然僅存于零件極薄的表面層中，卻嚴(yán)重影響著機械零件的精度、耐磨性、配合性、抗腐蝕性和疲勞強度等，從而進(jìn)一步影響機械的使用性能和使用壽命。表面質(zhì)量對配合性質(zhì)的影響:對于間

54、隙配合，如果表面太粗糙，會使配合表面很快磨損而增大配合間隙，降低配合精度，特別對于液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)的元件，會使泄露量增大，造成機器不能正常工作；對于過盈配合而言，如果表面粗糙度值過大，裝配時配合表面的波峰會被擠平，減小了實際過盈量，降低了配合件的連接強度，從而影響了配合的可靠性。因此，有配合要求的表面一般都要求有適當(dāng)小的表面粗糙度，配合要求越高，要求配合的表面粗糙度值越小。16所測面2在公差為0.01mm的情況下平面度為0.05。面1是直動式溢流閥和液壓系統(tǒng)的結(jié)合面，如果面2的平面度較大，及結(jié)合面比較粗糙，就會造成系統(tǒng)壓力波動系統(tǒng)和壓力升不高。當(dāng)系統(tǒng)漏氣的時候，經(jīng)過溢流閥的壓力基本不會上升或

55、上升很小，因為溢流閥是通過系統(tǒng)壓力的升高推動閥芯運動對伺服系統(tǒng)進(jìn)行卸荷的。在裝配時裝配精度差閥間間隙調(diào)整不好時，溢流閥就起不到卸荷保壓的作用，有時會對整個液壓系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害，甚至造成人員損傷。由此可知，解決溢流閥的裝配問題至關(guān)重要。要解決溢流閥和閥座裝配不緊密，在裝配時裝配精度差可以從以下幾個方面來進(jìn)行： 1、要提高面2的加工精度 (1)切削：加工在一定的條件下，減小副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑都可以降低表面粗糙度,提高刀具的刃磨質(zhì)量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值應(yīng)低于工件的粗糙度值。進(jìn)給速度增大，塑性變形也增大，表面粗糙度值增大，所以，減小進(jìn)給速度可以減小表面粗糙度值，但是，進(jìn)給量減小

56、到一定值時，粗糙度值不會明顯下降。所以要適當(dāng)減小進(jìn)給速度。正常切削條件下，切削深度對表面粗糙度影響不大，因此，機械加工時不能選用過小的切削深度。 (2)磨削：粒度磨粒越細(xì)，單位面積上的磨粒數(shù)越多，刻劃溝痕越細(xì)密，表面粗糙度越小。但磨粒過細(xì)，砂輪易堵塞，磨削性能下降，磨削力和磨削溫度下降，反而增大表面粗糙度，因此磨粒大小要適當(dāng)。硬度砂輪的硬度要適中。182、在溢流閥和配合閥座之間加密封墊片天然橡膠墊片對弱酸和堿，鹽和氯化物溶液具有良好的耐蝕性能，對油和溶劑耐蝕性能是差的，不推薦。硅橡膠具有突出的耐高低溫，可在150下超長期使用而無性能變化；適宜制作熱機構(gòu)中所需的密封墊，如密封襯圈，閥墊、油封（適用于水介質(zhì)）等，特種硅橡膠可制作油封。3、及時清洗溢流閥使之配合良好一般用燃料油清洗劑清洗閥件，保持阻尼孔的暢通和閥件之間配合良好。所測面3在公差為0.01mm的情況下平面度為0.09。溢流閥通過閥口的溢流,使被控系統(tǒng)和回路的壓力保持恒定,防止系統(tǒng)過載;使系統(tǒng)產(chǎn)生背壓,從而實現(xiàn)調(diào)壓、穩(wěn)壓、限壓的目的。閥芯在其中有不可替代的作用，閥芯的大小和阻尼力有不可分割的關(guān)系，通過阻尼活塞作用在其底部，形成了一個與彈簧力相抗衡的液壓力。調(diào)節(jié)溢流閥的壓力。所以閥芯的平面度，表面粗糙度對調(diào)壓精度和噪音的影響比較大。當(dāng)閥芯重力、摩擦力和液動力忽略不計，令彈簧調(diào)定力F調(diào)S=KSxS0